專利名稱：一種水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭的鍛造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于主軸法蘭的鍛造領域，具體的說是涉及一種水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭的鍛造方法。
背景技術：
大型水輪機主軸是水力發(fā)電設備的主要部件之一，其中的主軸法蘭鍛件由于帶有臺階，如圖1所示結構，作為薄壁臺階短套類鍛件來講，其長度尺寸僅為直徑的一半左右， 相對較短，鍛造難度很大。因此，在通常情況下，該鍛件采用添加敷料，以圖2所示圈類鍛件的形式鍛造成形。此種鍛造工藝大大減小了鍛件制造難度，但也存在著下面所述的兩大問題1、對于臺階較大的下法蘭零件來講，鍛造為圈類鍛件大大增加了鍛件的重量和鍛后機械加工的工作量，造成材料利用上的巨大浪費和零件加工周期的延長，進而也導致了生產(chǎn)成本的成倍增加。2、鍛為圈類鍛件后機加工過程中會切斷鍛件的金屬流線，導致鍛件整體，尤其是法蘭部分軸向力學性能大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為解決上述技術問題的不足，提供一種水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭的鍛造方法，節(jié)省材料，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，而且該工藝避免了后續(xù)加工時對鍛件金屬流線的破壞，從而大大提高了鍛件，尤其是法蘭部位的的綜合力學性能。本發(fā)明為解決上述技術問題的不足，所采用的技術方案是一種水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭的鍛造方法，其特征在于具體步驟如下步驟一、采用鋼錠作為原材料，通過鍛造壓機對鋼錠進行鐓粗，鐓粗壓下量為鋼錠錠身長度的50% 70%;后拔長，拔長后的長度與拔長前長度的比值在2. 0 2. 2之間，后切斷下料；步驟二、將步驟一處理后的坯料鐓粗至鍛件尺寸，后采用沖子沖孔，備用；步驟三、將馬杠穿入坯料內(nèi)孔，在馬杠上對坯料進行滾圓擴孔，擴孔后的直徑與擴孔前直徑的比值在1. 2 1. 35之間；步驟四、在坯料中穿入芯棒，采用對稱的上、下V型砧將坯料拔長至所需尺寸，而后將坯料壓出臺階面；步驟五、精整至鍛件工藝尺寸，制作完成。其中步驟4中對坯料卡臺后隨形鍛造為帶臺階的短套類鍛件，相比以往將零件添加敷料后鍛造為圈類鍛件，可大大提高材料的利用率并較好的保持鍛件的金屬流線。而由于鍛件長度較短，采用對稱的上、下V型砧拔長可有效減少因金屬流動不均勻帶來的端面不規(guī)整現(xiàn)象的發(fā)生，并能更好地保證鍛件內(nèi)部的壓實。本發(fā)明所述的坯料采用電爐煉鋼并進行真空脫氣的材料。
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本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出的鍛件的自由鍛造方法，克服了以往公知技術存在的缺陷，在鍛造過程中綜合考慮了鍛件的變形程度，做到變形均勻，流線連續(xù)，外觀整潔，整個成形過程的變形趨勢是鐓粗與拔長相結合，具有以下特點和優(yōu)點1、本發(fā)明由于是通過整體隨形鍛造成形，與以往鍛成圈類鍛件相比少了大量的敷料，鍛件重量大大減輕，材料利用率得到了較大提升，同時后續(xù)機械加工量也大大減少，整體上減少了生產(chǎn)成本和周期。2、本發(fā)明由于采用了隨形鍛造成形的方法，避免了后續(xù)加工時對鍛件金屬流線的破壞，從而大大提高了鍛件，尤其是法蘭部位的的綜合力學性能。3、本發(fā)明在最后一步出成品時采用了上、下對稱V型砧芯棒拔長的方法，從最大程度上避免了不對稱砧型因金屬流動不均勻帶來的端面不規(guī)整現(xiàn)象，減少了鍛件長度方向的材料損耗。


圖1為本發(fā)明中水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭整體隨形鍛件圖；圖2為現(xiàn)有技術中的水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭加敷料鍛件圖；圖3為本發(fā)明的水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭的鍛造流程圖。
具體實施例方式如圖3所示，一種水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭的鍛造方法，具體步驟如下步驟一、采用鋼錠作為原材料，通過鍛造壓機對鋼錠進行鐓粗，鐓粗壓下量為鋼錠錠身長度的50% 70%;后拔長，拔長后的長度與拔長前長度的比值在2. 0 2. 2之間，后切斷下料，切斷下料即為將鍛件兩端切平面，經(jīng)鐓粗、拔長后坯料的高度與直徑的比值應控制在1. 8 2. 0之間，該步驟的目的是保證鍛件的充分鍛透；步驟二、將步驟一處理后的坯料鐓粗至鍛件尺寸，后采用沖子沖孔，備用；步驟三、將馬杠穿入坯料內(nèi)孔，在馬杠上對坯料進行滾圓擴孔，擴孔后的直徑與擴孔前直徑的比值在1. 2 1. 35之間；步驟四、在坯料中穿入芯棒，采用對稱的上、下V型砧將坯料拔長至所需尺寸，而后將坯料壓出臺階面；步驟五、精整至鍛件工藝尺寸，制作完成。其中，步驟2中可采用較小沖子沖孔，并在步驟3中采用合適馬杠進行擴孔至鍛件內(nèi)孔尺寸，這樣可以減小沖脫重量，進一步增大材料利用率，降低生產(chǎn)成本。步驟4、5中采用對稱的上、下V型砧拔長不僅可以提高拔長效率，還可有效避免因金屬流動不均勻帶來的端面不規(guī)整現(xiàn)象，從而減少了鍛件長度方向的材料損耗，并能更好地保證鍛件內(nèi)部的壓實。實施例一一種水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭的鍛造方法，具體步驟如下步驟一、采用鋼錠作為原材料，通過鍛造壓機對鋼錠進行鐓粗，鐓粗壓下量為鋼錠錠身長度的50% ；后拔長，拔長后的長度與拔長前長度的比值在2. 2之間，后切斷下料；步驟二、將步驟一處理后的坯料鐓粗至鍛件尺寸，后采用沖子沖孔，備用；
步驟三、將馬杠穿入坯料內(nèi)孔，在馬杠上對坯料進行滾圓擴孔，擴孔后的直徑與擴孔前直徑的比值在1.2之間；步驟四、在坯料中穿入芯棒，采用對稱的上、下V型砧將坯料拔長至所需尺寸，而后將坯料壓出臺階面；步驟五、根據(jù)步驟四處理后的尺寸與工藝要求尺寸的差距，合理選擇設備加工，例如磨外圓和內(nèi)孔等等，制作完成。實施例二 一種水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭的鍛造方法，具體步驟如下步驟一、采用鋼錠作為原材料，通過鍛造壓機對鋼錠進行鐓粗，鐓粗壓下量為鋼錠錠身長度的60% ；后拔長，拔長后的長度與拔長前長度的比值在2. 0之間，后切斷下料；步驟二、將步驟一處理后的坯料鐓粗至鍛件尺寸，后采用沖子沖孔，備用；步驟三、將馬杠穿入坯料內(nèi)孔，在馬杠上對坯料進行滾圓擴孔，擴孔后的直徑與擴孔前直徑的比值在1.25之間；步驟四、在坯料中穿入芯棒，采用對稱的上、下V型砧將坯料拔長至所需尺寸，而后將坯料壓出臺階面； 步驟五、精整至鍛件工藝尺寸，制作完成。實施例三一種水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭的鍛造方法，具體步驟如下步驟一、采用鋼錠作為原材料，通過鍛造壓機對鋼錠進行鐓粗，鐓粗壓下量為鋼錠錠身長度的70% ；后拔長，拔長后的長度與拔長前長度的比值在2. 1之間，后切斷下料；步驟二、將步驟一處理后的坯料鐓粗至鍛件尺寸，后采用沖子沖孔，備用；步驟三、將馬杠穿入坯料內(nèi)孔，在馬杠上對坯料進行滾圓擴孔，擴孔后的直徑與擴孔前直徑的比值在1.35之間；步驟四、在坯料中穿入芯棒，采用對稱的上、下V型砧將坯料拔長至所需尺寸，而后將坯料壓出臺階面；步驟五、精整至鍛件工藝尺寸，制作完成。
權利要求
1. 一種水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭的鍛造方法，其特征在于具體步驟如下 步驟一、采用鋼錠作為原材料，通過鍛造壓機對鋼錠進行鐓粗，鐓粗壓下量為鋼錠錠身長度的50% 70%;后拔長，拔長后的長度與拔長前長度的比值在2. 0 2. 2之間，后切斷下料；步驟二、將步驟一處理后的坯料鐓粗至鍛件尺寸，后采用沖子沖孔，備用； 步驟三、將馬杠穿入坯料內(nèi)孔，在馬杠上對坯料進行滾圓擴孔，擴孔后的直徑與擴孔前直徑的比值在1.2 1.35之間；步驟四、在坯料中穿入芯棒，采用對稱的上、下V型砧將坯料拔長至所需尺寸，而后將坯料壓出臺階面；步驟五、精整至鍛件工藝尺寸，制作完成。
全文摘要
一種水輪機薄壁臺階短套類主軸法蘭的鍛造方法，該方法是通過鐓粗、拔長相結合的整體隨形鍛造方式來兼顧鍛件的外觀尺寸與內(nèi)部質量。其工藝流程包括鐓粗-拔長-下料-鐓粗-沖孔-擴孔-芯棒拔長-壓出臺階，精整至鍛件工藝尺寸。該方法保證了鍛件在后續(xù)加工過程中金屬流線的完整，最終零件的機械性能大大提高。與現(xiàn)有公知方法相比大大提升了材料的利用率，同時減少了鍛件的后續(xù)機械加工量，減少了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號B21J5/08GK102527897SQ201110462380
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權日2011年12月30日
發(fā)明者劉旺, 姬立功, 孫統(tǒng)輝, 張瑞華, 徐航濤, 李昌義, 秦紅付 申請人:中信重工機械股份有限公司